(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光重合性組成物の硬化物からなる薄板状のマトリックスと、該マトリックス中に配置された複数の柱状構造体とを備えた成形体であって、
前記複数の柱状構造体は、前記マトリックス内に、前記マトリックスの厚さ方向に延びる配向で格子状配設され、該マトリックスと異なる屈折率を有し、
前記各柱状構造体は、前記成形体の中心から離れるほど、その横断面形状の扁平率が大きい
ことを特徴とする成形体。
【請求項２】
光重合性組成物の硬化物からなる薄板状のマトリックスと、該マトリックス中に配設され該マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた薄板状の成形体の製造方法であって、
未硬化の前記光重合性組成物を薄板状に配置するステップと、
前記光重合性組成物にフォトマスクを介して光を照射し、前記光重合性組成物を光重合硬化させ、マトリックスと該マトリックス中に配設され前記マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた薄板状の光重合硬化物を得るステップと、備え、
前記フォトマスクは、フォトマスクの中心から離れるほど偏平率が大きい複数のマスク孔を備える、
ことを特徴とする光制御フィルムの製造方法。
【請求項３】
前記マスク孔の形状が、フォトマスクの中心から離れるにつれて楕円率が大きくなるように設定されている、
請求項２記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体およびその製造方法に関し、詳細には、回折、散乱、干渉、偏光等の光学特性を有する光学物品に利用される光学シートや光学フィルム等として使用される成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高性能化が著しいホームビデオカメラやデジタルスチルカメラにおいては、撮像手段として、ＣＣＤエリアイメージセンサやＣＭＯＳエリアイメージセンサが用いられている。これらのセンサは、シリコン基板上に二次元的に配置された多数の受光素子で光電変換を行い、各受光素子で発生した電荷をＣＣＤ素子、あるいはＣＭＯＳ回路で、外部に転送する構成を備えている。
【０００３】
これらのセンサでは、撮像素子である受光素子が、格子状に配置されている。さらに、受光素子（ピクセル）毎にカラー情報を得るため、各ピクセル上に、例えばＲＧＢのカラーフィルタがストライプ状に、または４種のフィルタが方形モザイク状に配置されている。
【０００４】
このように、上述したＣＣＤエリアイメージセンサ等では、撮像素子等が格子状に規則的に配置されているため、生成された被写体の画像に、擬似信号（モアレ）を発生する等の色再現上の不都合が生じることがある。
【０００５】
このような問題を解決するため、特定周波数以上の波長の光をカットする光学的ローパスフィルタが用いられている。このような光学的ローパスフィルタとしては、水晶の複屈折を利用した光学的ローパスフィルタが最もよく使用されている。
【０００６】
一方、水晶の複屈折を利用する光学的ローパスフィルタ以外に、位相格子による回折を利用する光学ローパスフィルタも提案されている。このような位相格子には、表面凹凸型と屈折率変化型がある。
【０００７】
表面凹凸型を形成する方法として、透明媒体の表面に機械的な切削加工や、型を押し当てるスタンパ法などの方法、あるいは、蒸着やイオンエッチング法などにより、規則的な凹凸構造を形成させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
屈折率変化型を形成する方法として、プラスチックフィルムやシートに一次元あるいは二次元の規則構造を形成し、このプラスチックフィルムやシートを光制御板等の光学用途に使用するものが知られている。
二次元の規則構造を形成する方法として、例えば、ブロックポリマーをフィルムの厚さ方向に垂直な面内で整列配置させる方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００９】
さらに、二次元の規則構造を形成するものとして、薄板状に配置された未硬化の紫外線硬化性組成物に、平行度の高い紫外線を照射することによって製造され、薄板状のマトリックス内に屈折率がマトリックスと異なる柱状構造体が配置された成形体であるプラスチック製の光学的ローパスフィルタが知られている。この光学的ローパスフィルタでは、柱状構造体は、マトリックスの厚さ方向に延びるように配向され、マトリックスの厚さに直交する平面内において格子状に配列されている（特許文献２）。
【００１０】
このプラスチック製の光学的ローパスフィルタは、安価であり、且つ厚さが制約され光学長を短くすることが求められている光学系にも使用可能という特徴を有している。
【００１１】
また、格子状に配列された孔を有するフォトマスクを介して紫外線が照射されることで、柱状構造体がマトリックス内で高い規則性をもって配置され、高精度な屈折率変調型回折格子として機能する成形体を作成することも知られている（特許文献３）。
特許文献３に記載の成形体は、柱状構造体の高い規則性と高いアスペクト比を実現することによって高い回折効率を持つという特徴を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２６３９３２
【特許文献２】特開２００７−３４２６０
【特許文献３】特開２００８−１３４６３０
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Maclomoecules 2003, 36, 3272-3288
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献２および３に記載されている成形体は、マトリックス中に高アスペクト比の柱状構造体が配置される構造であるため、光学的ローパスフィルタとして用いたとき、入射光の角度によって光学性能が大きく変化するという問題があった。
【００１５】
すなわち、撮像素子の前面に配置される光学的ローパスフィルタとして使用されたとき、撮像領域の中心（光学的ローパスフィルタの中心）付近では、入射光が、柱状構造体が延びる方向（マトリックスの厚さ方向）とほぼ平行に光学的ローパスフィルタに入射するため、優れたモアレ除去能が発揮されるが、撮像領域の周縁部（光学的ローパスフィルタの周縁部）では、光が柱状構造体が延びる方向（マトリックスの厚さ方向）に対して斜めに入射するため、所望のモアレ除去能が発揮されないという問題があった。
【００１６】
本発明は、以上のような事情を鑑みてなされたものであり、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する光学的ローパスフィルタとして使用可能な成形体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
特許文献２および３に記載されている構成を備えた成形体、すなわち薄板状のマトリックスとこのマトリックス内に配置された柱状構造体とを備えた成形体が、光学的ローパスフィルタとして、優れた入射角度依存性を実現するためには、斜めに光線が入射する成形体の周縁部でも、水平・垂直・斜め方向において均等、且つ効率が高い１次回折を実現する必要がある。
【００１８】
上記構成を有する成形体による光学的ローパスフィルタは、高いアスペクト比を有する柱状構造体によって、ブラッグ回折に近い回折挙動を生じるため、多次光が少なく、高い１次回折効率が実現可能である。
【００１９】
しかし、ブラッグ回折に近い回折挙動を生じるが故に、構造に対して垂直に光線が入射した場合にのみ高い回折効率を実現する特性を持つ。そのため、斜めからの入射光に対しては、１次回折効率が、水平・垂直・斜め方向で不均等となり、特定方向のモアレ除去能が著しく低下する。
【００２０】
本願発明者は、上記の点について鋭意検討を行った結果、柱状構造体の配列ピッチを一定に保ったまま、周縁部において、柱状構造体の横断面を扁平率が大きい形状すなわち細長い形状にすることで、全領域において、１次回折光の分布が画像の水平・垂直・斜め方向で均等に制御することが可能であり、且つ高い回折効率が実現可能であることを見出した。
【００２１】
即ち、例えば、成形体の中心付近では、柱状構造体の横断面を真円に近い形状とし、中心から離れるにつれて横断面形状を、連続的あるいは断続的に、楕円率が大きくなるように変化させることで、成形体全体で、全ての方向で高い回折効率が実現されることが見出された。
【００２２】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、
光重合性組成物の硬化物からなる薄板状のマトリックスと、該マトリックス中に配置された複数の柱状構造体とを備えた成形体であって、
前記複数の柱状構造体は、前記マトリックス内に、前記マトリックスの厚さ方向に延びる配向で格子状配設され、該マトリックスと異なる屈折率を有し、
前記各柱状構造体は、前記成形体の中心から離れるほど、その横断面形状の扁平率が大きい
ことを特徴とする成形体が提供される。
【００２３】
このような構成によれば、撮像素子の前面に配置される光学的ローパスフィルタとして使用されたとき、撮像領域の中心部と周縁部の両方において優れたモアレ除去能を有する屈折率変調型位相格子として機能する成形体が提供される。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、
光重合性組成物の硬化物からなる薄板状のマトリックスと、該マトリックス中に配設され該マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた薄板状の成形体の製造方法であって、
未硬化の前記光重合性組成物を薄板状に配置するステップと、
前記光重合性組成物にフォトマスクを介して光を照射し、前記光重合性組成物を光重合硬化させ、マトリックスと該マトリックス中に配設され前記マトリックスと屈折率が異なる複数の柱状構造体とを備えた薄板状の光重合硬化物を得るステップと、備え、
前記フォトマスクは、フォトマスクの中心から離れるほど偏平率が大きい複数のマスク孔を備える、
ことを特徴とする光制御フィルムの製造方法が提供される。
【００２５】
このような構成によれば、撮像素子の前面に配置される光学的ローパスフィルタとして使用されたとき、撮像領域の中心部と周縁部の両方において優れたモアレ除去能を有する屈折率変調型位相格子として機能する成形体を製造する成形体の製造方法が提供される。
【００２６】
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記マスク孔の形状が、フォトマスクの中心から離れるにつれて楕円率が大きくなるように設定されている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、撮像領域全域にわたって高いモアレ除去能を有する光学的ローパスフィルタとして使用可能な成形体とその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好ましい実施形態の成形体１の内部構造を示す模式的な横断面図である。
【図２】柱状構造体の横断面形状が真円である光学的ローパスフィルタに垂直方向（Ｚ軸方向）からレーザ光を入射させた場合の回折パターンを示す図面である。
【図３】柱状構造体の断面形状がＸ軸方向に伸びた楕円状である光学的ローパスフィルタの模式的な平面図である。
【図４】柱状構造体の断面形状がＹ軸方向に伸びた楕円状である光学的ローパスフィルタの模式的な平面図である。
【図５】図３の光学的ローパスフィルタに垂直方向（Ｚ軸方向）からレーザ口を入射させた場合の回折パターンを示す。
【図６】図４の光学的ローパスフィルタに垂直方向（Ｚ軸方向）からレーザ口を入射させた場合の回折パターンを示す。
【図７】柱状構造体の楕円の横断面形状が、長径が斜め４５度方向に傾くように配置されている光学的ローパスフィルタの模式的な平面図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態で使用するフォトマスクの構成を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施形態の成形体について詳細に説明する。この成形体は、例えば、モアレを除去するためにイメージセンサの撮像素子の前面に配置される光学的ローパスフィルタとして使用される。図１は、本発明の好ましい実施形態の成形体１の内部構造を示す模式的な横断面図である。
【００３０】
本実施形態の成形体１は、２０〜１０００μｍの略均一な厚さを有する薄板状の形状を有している。成形体１は、基質であり薄板（フィルム）状の透明なマトリックス２と、このマトリックス２中に配置された多数の透明な柱状構造体４とを備えた相分離構造を有している。マトリックス２と各柱状構造体４は、いずれも透明であるが、屈折率が異なっている。
【００３１】
各柱状構造体４は、マトリックス２の厚さ方向に成形体１の表面から裏面まで延びるように互いに平行に配向されている。
【００３２】
柱状構造体４の配置パターンは、成形体１と共に使用されるイメージセンサの撮像素子配列パターンと同一とするのが好ましい。すなわち、この撮像素子が正方格子状に配置される場合は、図１のように、柱状構造体４も正方格子状に配置され、撮像素子が三角格子状に配置される場合は柱状構造体４も三角格子状に配置されるのが好ましい。
【００３３】
柱状構造体４の大きさ及びピッチは特に限定されないが、柱状構造体４が円柱の場合、断面の直径は８０ｎｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜１５μｍであり、柱状構造体４が楕円柱の場合、楕円の短軸の長さが１０ｎｍ〜２０μｍが好ましく、さらに好ましくは１２５ｎｍ〜１０μｍである。ピッチは１２０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜３０μｍである。
【００３４】
図１に示されているように、柱状構造体４は、成形体１の中心部分では、その横断面形状は略真円であるが、周縁部に向かうにつれて（成形体の中心から離れるにつれて）、徐々に楕円率（楕円の長径と短径の長さの比）が大きな楕円状となっている。
このような構成によって、成形体１がイメージセンサ前面に配置される光学的ローパスフィルタとして使用されたとき、撮像領域の全域で高いモアレ除去能が実現される。
【００３５】
これは、光学的ローパスフィルタに対して光線が斜めに入射する撮像領域の周縁部の方が、柱状構造体の横断面の楕円率が大きく設定されているため、周縁部に斜めに入射する光に対してもモアレ除去能が発揮されるためである。
【００３６】
したがって、柱状構造体４の楕円の長軸の向きも、成形体１内における柱状構造体４の位置に応じて最適化されている。
【００３７】
以下、横断面が楕円形状である柱状構造体の向きについて説明する。
光学的ローパスフィルタ１中のある代表点Ｐにおける長径ベクトルp'は、撮像領域の中心点０から代表点Ｐに向かうベクトルＰと一致する。つまり、この２つのベクトルが一致するように楕円の向きを設定することが、撮像領域周縁部で光線が斜めに入射した場合でも水平・垂直・斜め方向の１次回折光の強度を均等にするために、必要な条件である。
図１の示されている成形体１では、各柱状構造体４は、横断面の楕円形状の長径ベクトルｐ’が、中心点０を向くように、配向されている。
【００３８】
なお、変形例として、長径ベクトルに代えて、短径ベクトルが撮像領域の中心点０から代表点Ｐに向かうベクトルＰと一致する構成でもよい。
【００３９】
また、この楕円の長径と短径の長さの比（楕円率）は、斜め方向からの光線入射に対して光学的ローパスフィルタ（屈折率変調型回折格子）中を進行する光線の進行方向にその屈折率を積分した場合に生じるΔｎが水平・垂直・斜め方向で均等になるように設定される。
【００４０】
図１に示されている構成では、各柱状構造体の横断面の楕円率は、中心から距離に比例するように設定されている。
【００４１】
次に、格子状に配列されている柱状構造体の断面形状によって、レーザ光を薄板状の特許文献２および３に記載されているような成形体からなる光学的ローパスフィルタの表面に、垂直に入射させた場合の回折パターンがどのような影響を受けるかを説明する。
ここでは、柱状構造体の正方格子に配列されている場合を例に説明する。
【００４２】
柱状構造体の横断面形状が真円である場合には、光学的ローパスフィルタに表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）からレーザ光を入射させた場合、図２に示されているような回折パターンとなる。
【００４３】
即ち、Ｘ軸とＹ軸方向でレーザ光強度が等しく回折し、（０，±１）次回折光と（±１，０）次回折光の4点の強度が等しくなり、且つ（＋１，＋１）次回折光、（−１，−１）次回折光、（＋１，−１）次回折光、（−１，＋１）次回折光の４点の強度が等しくなる。
【００４４】
次に、柱状構造体４の断面形状が図３および図４に示されているようにＸ軸方向またはＹ軸方向に伸びた楕円状である場合、光学的ローパスフィルタに面内に垂直なＺ軸方向から入射したレーザ光の回折パターンは図５および図６に示す状態となる。
すなわち、Ｘ軸方向とＹ軸方向で回折強度が異なり、（０，±１）次回折光の２点の強度が等しく、（±１，０）次回折光の２点の強度が等しいが、（０，±１）次回折光と（±１，０）次回折光の強度には差が生じる。また、この場合は（＋１，＋１）次回折光、（−１，−１）次回折光、（＋１，−１）次回折光、（−１，＋１）次回折光は等しくなる。
【００４５】
さらに、例えば、横断面が楕円形の柱状構造体４が、楕円の長径が斜め４５度方向に傾くように配置されている場合（図７）、光学的ローパスフィルタに面内に垂直なＺ軸方向から入射したレーザ光の回折パターンは、（０，±１）次回折光、（±１，０）次回折光の4点の強度が等しくなり、（＋１，＋１）次回折光、（−１，−１）次回折光の2点の強度が等しく、（＋１，−１）次回折光、（−１，＋１）次回折光の２点の強度が等しい。
しかし、（＋１，＋１）次回折光、（−１，−１）次回折光の２点の強度と、（＋１，−１）次回折光、（−１，＋１）次回折光の２点の強度には差が生じる。
【００４６】
次に、横断面形状が楕円である柱状構造体を備えた成形体に、斜めから光線が入射した場合の回折について説明する。
【００４７】
例えば、図３または図４に示されている構成のように、楕円形の横断面を有する柱状構造体が、楕円の長径がＸ軸あるいはＹ軸に平行になるように配置された成形体に、ＸＺ平面あるいはＹＺ平面に沿って、角度θ1で光線が入射したとき、水平・垂直方向で、均等な１次回折光を生じる。この角度θ1は、柱状構造体の高さとその配列ピッチ、および楕円形状によって決まる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、周縁部において、所定角で入射した光線から水平・垂直方向で、均等な１次回折光を生じるように、柱状構造体の高さとその配列ピッチ、および楕円形状が設定されている。
【００４９】
次に、本発明の好ましい実施形態の成形体１の製造方法について説明する。
概略的には、本実施形態の成形体の製造方法では、基材上に薄板状に配置された未硬化の光重合性組成物に平行光を照射して光重合硬化させた後、延伸工程を行って、成形体１を得る。各工程は、従来技術の成形体製造方法と基本的に同様である。
【００５０】
先ず、未硬化の光重合性組成物を薄板状に配置する。光重合性組成物を、薄板状に配置する方法としては、光重合性組成物を基材上に塗布する方法、光重合性組成物を基材間に液密に封入する方法などが挙げられる。
【００５１】
基材上に塗布する方法では、例えば、光重合性組成物を基材の一方の面に、均一な厚さで、塗膜表面が平滑となるように、バーコーター、スリットダイコーター、スピンコーター、円コーター、グラビアコーター、ＣＡＰコーターなどの既知の方法によって塗布する。
【００５２】
また、基材間に液密に封入する方法では、下方基材と上方基材に挟まれた空間の周囲にスペーサを配置して液密空間を形成し、この液密空間内に液体状の未硬化の光重合性組成物を充填する。
【００５３】
上方基材は、平行光が照射される側であるので、光重合性組成物を光重合させるときに使用される光を吸収しない材料で構成される必要がある。このような材料として、パイレックス（登録商標）ガラスや石英ガラス、フッ素化（メタ）アクリル樹脂等の透明プラスチック材料等がある。
【００５４】
基材上に塗布あるいは液密空間内に充填される光重合性組成物の厚さは、２０〜１０００μｍが好ましく、５０〜３００μｍがより好ましい。
光重合性組成物の厚さが２０μｍ以下であると柱状構造体４を形成させることが困難となり、１０００μｍ以上であると柱状構造体４を厚さ方向に成長させることが困難となるためである。
【００５５】
（多官能モノマー）
光重合性組成物には、多官能モノマーが含まれることが好ましい。このような多官能モノマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
【００５６】
多官能モノマーの具体例としては、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、水添ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、多官能のエポキシ（メタ）アクリレート、多官能のウレタン（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリルクロレンデート、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、ジアリルフタレート等が挙げられ、これらを単独であるいは２種以上の混合物として使用することができる。
【００５７】
分子内に３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーは、重合度差による架橋密度の粗密がより大きくなりやすく、柱状構造体が形成され易くなるので好ましい。
【００５８】
特に好ましい３個以上の重合性炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートがある。
【００５９】
光重合性組成物として２種以上の多官能モノマーあるいはそのオリゴマーを使用する場合には、それぞれの単独重合体としたときに互いに屈折率が異なるものを使用することが好ましく、その屈折率差が大きいものを組み合わせることがより好ましい。
【００６０】
成形体１で回折、偏向、拡散などの機能を高効率で得られるようにするためには、マトリックス２と柱状構造体４との屈折率差を大きくとることが必要であり、その屈折率差が０．０１以上であることが好ましく、０．０５以上であることがより好ましい。また、重合過程でモノマーが拡散することにより屈折率差が大きくなるので、拡散定数の差が大きい組み合わせが好ましい。
【００６１】
なお、３種以上の多官能モノマーあるいはオリゴマーを使用する場合は、それぞれの単独重合体の少なくともいずれか２つの屈折率差が上記範囲内となるようにすればよい。また、単独重合体の屈折率差が最も大きい２つのモノマーあるいはオリゴマーは、高効率な回折、偏向、拡散などの機能を得るために、重量比で１０：９０〜９０：１０の割合で用いることが好ましい。
【００６２】
（単官能モノマー）
また、光重合性組成物には、上記のような多官能モノマーあるいはオリゴマーとともに、分子内に１個の重合性炭素−炭素二重結合を有する単官能モノマーあるいはオリゴマーを使用してもよい。
このような単官能モノマーあるいはオリゴマーとしては、（メタ）アクリロイル基を含む（メタ）アクリルモノマーや、ビニル基、アリル基等を含有するものが特に好ましい。
【００６３】
単官能モノマーの具体例としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、フェニルカルビトール（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルオキシエチルサクシネート、（メタ）アクリロイルオキシエチルフタレート、フェニル（メタ）アクリレート、シアノエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、トリブロモフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ｐ−ブロモベンジル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート化合物；スチレン、ｐ−クロロスチレン、ビニルアセテート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルナフタレン等のビニル化合物；エチレングリコールビスアリルカーボネート、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート等のアリル化合物等が挙げられる。
【００６４】
これら単官能モノマーあるいはオリゴマーは成形体１に柔軟性を付与するために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１０〜９９質量％の範囲が好ましく、１０〜５０質量％の範囲がより好ましい。
【００６５】
（ポリマー、低分子化合物）
また、光重合性組成物には、前記多官能モノマーあるいはオリゴマーと、重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物を含む均一溶解混合物を用いることもできる。
【００６６】
重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物としては、例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ナイロン等のポリマー類、トルエン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアルコール、エチルアルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランのような低分子化合物、有機ハロゲン化合物、有機ケイ素化合物、可塑剤、安定剤のような添加剤等が挙げられる。
【００６７】
これら重合性炭素−炭素二重結合を持たない化合物は、成形体を製造する際に光重合性組成物の粘度を調節し取り扱い性を良くするためや、光重合性組成物中のモノマー成分比率を下げて、硬化性を良くするために用いられ、その使用量は多官能モノマーあるいはオリゴマーとの合計量のうち１〜９９質量％の範囲とすることが好ましく、取り扱い性も良くしつつ規則的な配列を持った柱状構造体を形成させるためには１〜５０質量％の範囲がより好ましい。
【００６８】
（開始剤）
光重合性組成物に添加される光重合開始剤は、紫外線等の活性エネルギー線を照射して重合を行う通常の光重合で用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、２−クロロチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、ジベンゾスベロン等が挙げられる。
【００６９】
これら光重合開始剤の使用量は、その他の光重合性組成物の重量に対して０.００１〜１０質量％の範囲とすることが好ましく、成形体１の透明性を落とさないようにするために０.０１〜５質量％とすることがより好ましい。
【００７０】
本実施形態では、柱状構造体４のマトリックス中での配列パターン及び横断面形状は、フォトマスクによるテクスチャリングによって決定される。このテクスチャリングとは、あらかじめ位置情報及び横断面形状を入力することによって、形成される柱状構造体の配列に高い規則性と、目的の横断面形状をもたせる方法である。
【００７１】
柱状構造体の横断面形状を制御するためには、形成する柱状構造体の横断面形状と同様、もしくは類似の形状を有するマスク孔が形成されたフォトマスクが使用される。
フォトマスクを用いて楕円の断面形状をもつ柱状構造体を形成する場合、例えば、フォトマスクのマスク孔の形状は、楕円、長方形、ひし形などが考えられる。つまり、柱状構造体の断面形状とフォトマスクの孔形状は厳密に一致している必要は無い。
尚、本実施形態では、マスク孔は、その長軸が中心に向くように配向される。
【００７２】
上述したテクスチャリングを行うために、薄板状の配置された光重合性組成物と光源との間にフォトマスク６（図８）を配置する。
【００７３】
フォトマスク６は、ガラス基板上に塗布した光重合性組成物の上面に対して略平行に配置される。より精密に柱状構造体の断面形状及びピッチを制御するためには、基材上に塗布した光重合性組成物の上面とフォトマスクとの間の空隙を５０μｍ〜６００μｍにすることが好ましい。
【００７４】
フォトマスク６のマスク孔８での回折により、フォトマスクとは異なるパターンに形成位置が定められてしまったり、パターンが劣化しすぎて形成位置及び横断面形状を規定することができなかったりすることを防ぐため、フォトマスクと光重合性組成物との距離は、所定値となるように正確に設定される。
【００７５】
フォトマスクは、フォトリソグラフィー法で使用されているもの等が使用できる。マスク孔のパターンは、特に限定されるものではない。
【００７６】
マスク孔が円形の場合、孔径は８０ｎｍ〜２５μｍが好ましく、さらに好ましくは１μｍ〜１５μｍであり、マスク孔が楕円の場合、楕円の短軸の長さが１０ｎｍ〜２０μｍが好ましく、さらに好ましくは１２５ｎｍ〜１０μｍである。ピッチは１２０ｎｍ〜５０μｍが好ましく、さらに好ましくは２μｍ〜３０μｍである。
【００７７】
柱状構造体を正方格子状に配列するためには、マスク孔が正方格子パターンで規則的に配列されたフォトマスクを用いる。また、柱状構造体を三角格子状に配列するためには、マスク孔が三角格子パターンで規則的に配列されたフォトマスクを用いる。
【００７８】
本実施形態では、柱状構造体を形成するためにフォトマスクによるテクスチャリングを使用しているが、これに限らず、可視あるいは紫外域の波長帯のレーザ光、Ｘ線、γ線等の放射線を走査照射することによって、位置情報及びの横断面形状を光重合性組成物に入力してもよい。
【００７９】
（照射光源）
柱状構造体４を高い規則性で配列するには、薄板状に配置された光重合性組成物の厚さ方向に垂直な平面内において重合反応を均一に進めることが必要である。このため、照射光源は、その光強度分布を照射範囲で略均一であるものを用いる。
【００８０】
照射光源は、基材上に塗布した光硬化性重合体に対して紫外線等の平行光を照射することができるものが用いられる。照射する光の平行度は、広がり角が±０．０３ｒａｄ以下であるものが好ましく、より好ましくは±０．００１ｒａｄ以下の範囲である。
【００８１】
照射光源は、平行光を照射可能であることに加えて、照射する平行光の進行方向に対する垂直断面内で、平行光の光強度分布を略一定であるものを用いる。具体的には、点光源や棒状光源からの光を、ミラーやレンズ等により光強度分布が略一定（ハット型分布）の平行光としたもの、あるいはＶＣＳＥＬ等の面状光源等を使用することができる。
【００８２】
なお、レーザ光線は平行度の点では好ましい光源であるが、その光強度分布がガウス型の分布を有しているため、適当なフィルタ等を用いて光強度分布を略一定にして使用することが好ましい。
【００８３】
照射光源は、照射エリアを複数の領域に分割して（本実施形態では、９領域）、各領域の光強度を測定し、式（１）で与えられる照度分布の値が、２．０％以下であるものを用いている。より好ましくは、１．０％以下であるものを用いている。
照度分布＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００・・・（１）
【００８４】
（第１の光照射ステップ）
次に、フォトマスク６を介して、照明光源からの平行光で薄板状に配置された光重合性組成物を照射する第１の光照射ステップが行われる。詳細には、照射対象範囲で波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定である紫外線等の平行光を照射光源から照射する。これにより、フォトマスク６を通過した光が、光重合性組成物に所定のパターンで照射される。
【００８５】
第１の光照射ステップでは、光重合性組成物を不活性ガス雰囲気下に置くことが望ましい。不活性ガス雰囲気下への配置は、フォトマスクを配置する前に行っても、フォトマスクを配置した後に行っても良い。
ただし、酸素が一定以上残存している条件下では、成形体１の表面に硬化不良が発生する可能性が高い。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが挙げられる。不活性ガスを用いる目的は酸素を追い出すことであるので、酸素を含まない組成の気体であればどのような気体をも用いることができる。
【００８６】
第１の光照射ステップでは、光重合性組成物の光照射部位がゲル状に硬化するまで紫外線等の光を照射することによって、成形体１の内部における柱状構造体４の形成位置を定める。
【００８７】
具体的には、第１の光照射ステップでは、柱状構造体４の規則性及び高回折効率を両立させるために、光重合性組成物の硬化度が１０％〜８０％の範囲となるまで、より好ましくは、２０％〜６０％の範囲となるまで照明光源からの光が照射される。本実施形態では、光ＤＳＣ法で、光重合性組成物が完全に反応し光照射してもそれ以上発熱しない状態を硬化率１００％としている。
【００８８】
（第２の光照射ステップ）
第１の光照射ステップに続き、第２の光照射ステップが実行される。第２の光照射ステップでは、フォトマスクを取り外した状態で、波長全値半幅が１００ｎｍ以下であり光強度分布が略一定の平行光を、光重合性組成物に対して照射する。
これにより、第１の光照射ステップで形成位置が定められた柱状構造体４と、それ以外の部分であるマトリックス２とからなる相分離構造を形成して、マトリックス２と柱状構造体４との間の屈折率差を高めつつ光重合性組成物の硬化が完全に終了し、成形体１が完成する。
【００８９】
照射光として平行光を用いているので、柱状構造体４は、明瞭な柱状構造としてマトリックス２中に形成される。これにより、成形体１は、マトリックス２と柱状構造体４との境界で、屈折率の変化が明瞭に現れるように形成される。
【００９０】
本実施形態では、第１の光照射ステップで柱状構造体４を完全には硬化させず、形成位置を定めるのみである。そして、第２の光照射ステップにおいて、マトリックス２と柱状構造体４とがある程度の硬度差にある未完全硬化状態で、全体に平行光を照射し、全体を完全に硬化させている。このとき、柱状構造体４の重合自己促進効果によるマトリックス２との架橋密度差と、柱状構造体４とマトリックス２との間での反応拡散による組成分布により、両者間に有意な屈折率差を与えることができ、また、垂直方向に延びるアスペクト比の高い柱状構造体４を形成することができる。
【００９１】
（回折効率の算出）
製造した成形体１に、標準正規分布の強度分布を持つレーザ光線を入射させて０次、１次、２次の回折スポットの強度を測定し、１次の回折スポットの測定強度を、入射光全体の強度で除した値を成形体１の１次回折効率として算出する。回折スポットが複数点現れる場合は、それらの合計の強度を入射光全体の強度で除した値とする。
本実施形態の成形体１は、回折効率が１０％以上（１０％≦回折効率≦１００％）である。
【００９２】
成形体１は、光学的ローパスフィルタに用いることができる。デジタルカメラ等の撮影系では、しばしばモアレ（偽色）が問題となる。この原因は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサが規則的に配列しているため撮影対象に含まれる規則的パターンと干渉してしまうことにある。この問題を解決する手段の一つとして、光学的ローパスフィルタを用いる。光学的ローパスフィルタは、入力された光を複数点に分離することにより干渉の影響を抑え、モアレを抑制する効果を有する。
【００９３】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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